TWI378875B - Time synchronization system and time synchronization method for train - Google Patents

Description

1378875 九、發明説明： 【發明所屬之技術領域】 本發㈣錢使時财耗於料的各種㈣間得以 同步的時刻同步系統及時刻同步方法。 【先前技術】 近年來的列車係搭載有多數的車载機器進 ^電:二，裝置、車門裝置、如、洗： 以|有:=外’該些車庙搭载機器的-般構成 路）。 早上網路（車庙間網路及車庙内網 • · ' · · · ' ' 如此在进年來的列車中，由於多數車機考Η五 關聯地的動作，因此當發生有 °疋相互 數車载機器的相互關聯用的各機時’了解該些多 鲁刻㈣.在預:定纽下的手段、手法數車載機器中的時 另外，有文獻搗示了一插妊似 L 载於列車的·多.數車載機器進行時然並不是提供對搭 搭载於列車的電腦系、统間.的時^步^方法’但是確保· .在該專利文獻1所揭^ 例如’專利文獻1)。 ，步信號的同步信號產生部3 ,並’首先’設置產生同 送至同步信號產生時刻測旦心设置用以將同步信號傳 時部10的接點信號線4。二:：同步信號產生後時間計 根據從時刻計時部2輪出的生部時刻测量部5係 的時刻貧料測量產生同步信號的 6 320449 1378875 :步信號產生後時間計時部10係計時輪入同步信號 .後的％間。並且，時刻算出處理部取同步作號.產生 3測量”所測量的時刻，並將該揭取得的時刻與同步 加，藉此而將現在 【發S二：日本特開平6_274243號公報.： (發明所欲解決之課題.） 車的ί:二文獻1所揭示的手法係進行搭載於列 妲、式 應、另方面，當將該拳利文獻1所 =的手法應用於搭射多數車载機㈣車 之侧係至少_備同步信號二時】 艾必須具備同步信號2. 化，成本亦增加之問題.。理4，因此有裝置構成複雜 本發明乃繁於上述問題而研創曰沾― .夠簡易且確實地實行對搭載於列車:數於提， 同步之時刻同步系統及時刻同步方法。.車載機㈣時刻.... (解决課題的手段） ： . ... 統係活用將配置成目的’本發明的聘刻同步系 予以連結的車廂間鲍，車的各車廂之監視控制裝置彼此 與前述各監視控制裝將搭裁於前述各車廂之車载機器. 裝置^連結的車廂_路各自的通訊 320449 1378875 、匕air」）及車料""⑽出札pair_2)係、透過自動聯結 ·*·态（Automatic coupler) 12聯結而-構成列車1〇，在列車1〇 一的各車廂係搭载有監視控制裝置14(14-1、14-2)，該監視 .控制裝置14係具備：節點裝置（_6)15，係具有信號^ :能；以及控制器(c N C )，係含有本實施形態的時刻同步功 此且具有控制車廂内及車廂間的通訊（列車内的通訊）之 功能及管理各車麻内的各種機器的狀態之功能。搭載於各 籲車廂的監視控制裝置.14係透·過傳送線路17而連接，構成 J車10中之屬於雙系統（冗餘系鍊）網路的車廂間網路 (_ 1 TN 2)。.其中，於各車廂内係構成有與車廂間網路 『同的車廟内網路⑽，而該車庙内網路（GN)係透過控制 器16及暗點裝置15連接至車庙間網路、了犯）。 .叔另外’雖然在第1.圖及之後要說明的第2圖中係將複 個以.兩車廂為單:位而構成的車廂群予以聯結*構成的列 車編制平為一例’但就算為將複數個為單一構成的車廂予 •以聯.結而構成的列車編制當然肩能夠適用本實施形態的時 刻，步f置及時刻同步方法。.此外，.關於系統之構成，雖 然是顯示以雙系統構成車庙間網路（TN]、tn_2)友節點裝 置15、揸制器之例，但當然亦可以單糸統來構成… (監視控制裝置的構成） • " · · . · · “接·著’參照第2圖，說明監視控制裝置的構成及連接 形綠"第2圖係顯示提供本實施形態的時刻同步功能的監 視控制裝置的構成及連接形態之圖。在第2圖中，監視控 制裝置14係具備有構成雙系統（主系統、從系統）的-.方之 320449 10 1378875 .節點襞置15-卜構成雙系統的另一方之節點裝置15 — 2、以 及刀別連接於節點裝置、15_2之控制器.16-1、2 等而構成。此外，於監視控制裝置14係構成有例如串列線 (serial llne)23 至 27。在此，串列線 23(23一卜 23一〇係 連接於自動聯結器12，提供介面（interface)以進行與透 過該自動聯結器12的電性接點轉接的其他車料的節 舜裝置間之通訊；串列線24(24_卜24_2)係提供介面以進 二，同一車廂群内的其他車廂的節點裝置間之通訊。兩者 皆是成為擔負上述車庙間網路(TN-l、TN-2: Train Netw〇rk〕 的^通訊功能之構成部。另一方面，串列線25係提供介^ =傳送往運轉控制台28.的運轉控制資訊（煞車指令、速卢. 此^置^與控制器16.以預定協定（卿心〇1)進行通訊。 載機二"練27係提供介面以進行監視控制裝置14與車 义:例如連接於GPS受訊機，的通訊控购 遇，電源裝置32、煞車控制裝置34、推 =敏置4。、自動列車控制(,職置42、^^ 負上間裝置46)之間的通訊。該些串列介面係成為'擔 成部边車庙内網路㈣（Net_内的—通:㈣ 叫係分別連接於串列線Μ—、24_ 户點裝置 分別連接於串列線23-2、24_2。於 ^ — 2係.. 料傳送係例如使用艇信號 置=以間的資 、即點裒置15與控制器16 320449 11 丄 --之間的資料傳送係使用例如乙太網路（Ethernet)(註冊商 --標）信號。—— 八. 另外，在本實施形態.中係構成為，為了在流通信號品 比較低的信號之車㈣網路與流通信號品質比較高的信 號之車庙内網路之間進行穩定且確實的通訊，而於節點裝 置15具有進行該些信號間的信號轉換之轉換器（c〇Nv) 21a、21b，但在信號品質不成為問題的情形時便不需設置 該些轉換器21a、21b。此時，在串列線23、24與串列線 2 6係能夠使用同一協定的信號。 (時刻同步功能的.概念） 接著，參照第3圖，說明時刻同步功能的概念。.在此， $ 3圖係以階層架構顯示本實施形態的時刻同步功能的概 念之圖。 纟實行本實施形態的時刻同步功能時，分別賦予各車 廂二的監視控制裝置14及連接於監視控制裝置」4的車載 暑機器（參照第2圖）預定的地位及對應於該地位之任務。具 體而言’對監視㈣裝置14係賦予如第3圖所示之位於階 層架構最上位的列車時鐘局（1次局）或位於階層架構中位. 的車麻時鐘局（2次局）之地位人此外，對車载機器係賦予 第3圖所示之位於階層架構下位的修正資訊等候局（3次局） 之地位。所以，在對一監視控制裝置賦予作為列車時鐘局 之地位時’.對未被賦予列車時鐘局的地位的其餘監視控制 裝置賦予車廂時鐘局之地位’而連接於監視控制裝置的車 载機器則全部被賦予修正資訊等候局之地位。另外，在自 320449 12 ^J/OO/3 局）兩者的地位。L ~鐘局（2次 .:二地位達灯賦予如此的地也之結果 (1次局)與車廂時鐘局(2次局)之 ：::局 網路⑽而進行，車庙時鐘局(2次局)與修庙間 (3次局）之間的通訊便透過車奢内網_)而進貝行。候局 另外，作為列車時鐸局及車麻.時鐘局之功处口士. 視控制裝置U所具備的控制器或 ^要^監 的任一者來實現其功能即可。此時，兩者令 作為列車時鐘局及/ 4車_料f / Hi㈣器 J ^ t ^ ^ E ^ 、疋以V散處理責荷為目的而 動偏^了 器。此外，就控制，〜制以 =則破定位為修正資訊等候局之地位。' | (依據時刻同步功能之動作）. 接著’參照第4圖及第5阎 ％ πη ，動作。在此，第4圖係顯示列車步功能 修正資訊等候局的功能 士…里局、車麻時鐘局及 時鐘局、車廟時圖’第5圖係顯示列車 處理的處理流程^訊等候局所進行的時刻修正 「以心以視::巧::選擇…， 裝置之中選擇/決定丨 月車:内的[視控制 早厢時鐘局」（步驟12)。列車 320449 ⑧ 13 1*378875 :·-時鐘局係透遜例如Gps :.訊，將所取得的時刻作為參照第2圖）取得時刻資 正，並且產生含有淮，：土準時刻來進行自身的時刻修 _之為「第1===㈣訊之訊息 鐘局(步騾13)。本處理传 § ;〜、」）並达訊至車廂時 部以及時刻修正資訊訊自、產=時鐘局5”的時刻修正 受訊有來自列車時以V； p54實行（參照第4圖）。 鐘局係實施自身車廊時鐘局的時刻修正(貝步訊二J之 生要送訊至修正資訊等候局的時 資祝:、'且產 之為「第2時刻修正資訊訊息」)以下稱 局_鄭本處理係由車庙時 』及時刻修正資訊訊息產生部時刻修正部 .訊有來自車廂時鐘騎第2時修正^:受 實施自身修正資訊等候仏^ 外狂诉.由修正資訊等候局7 Θ行（參照第4圖）。』之後，以一定週期中重的^刻^正部72 . 的處理’藉此，定期地實行對存：步，3 具有時鐘功能的機器之時刻修正…、料内的所有 所送自鐘韻蝴鐘局: 令，口 ® * 訊中所包含的修正資句而 =i=T到修正的資訊的話，任何 訊。 ㈣早的例子’為能夠將基準時刻本身予以送 320449 14 時的實施形態中係將使用來自啰受訊器 例，但亦可為使用從㈣訊器:: 侍、時刻貝訊，例如亦可使 波 冰纟圖 手動輸人裝置之輸入資訊等。 列車時鐘月斜击步驟S13、S15的各處理中係將從 歹J車時鐘局料_鐘局傳送時刻修正資訊K之、 及從車廂時鐘局對修正資訊 ^士 。〜、 之週期$定出4 、荨候局傳送打刻修正資訊訊息

/又 目同，但為了削減流通於車廂間網路及鱼JT 内網路之訊息量(尤其是車庙内網路)、=:= 時鐘届的自〆+ J次者為了減輕車廂 局的負何’亦可使該麵期相.異。 自P圖係用來·在使對車料鐘局之時靜正資可 訊α的送訊週期與對修正資訊等候局之時佟正資 =送訊週期相異時的時刻修正之偏差之圖，；詳:：： 硕不將對車廂時鐘局之時刻.修正邻 。.糸 為lOins，將斟倏τ -欠4故一貝訊訊心的送訊週期設定. 將對修正資訊等候叙時祕正資. 避期設定為i〇0ins時的情形。 ： 的达訊 車麻時^^^:此_略），則_鐘局與： 面，車庙時鐘局係對修二之:候差最大：10ras。另-方 送訊時刻修正資Μ自^候moms的週期間隔 時鐘局與修正;時’若忽略傳送時間，則車廂 貧訊專候局之間的時刻修正之偏差最大為 320449 15 !378875 ' 100ms。結果，列車時鐘局與.修正資訊等候局之間的時刻修

’、.正之偏差最大為110ras( = l〇 + l〇〇)。另外，該11〇ms的時刻 '偏差係表示最大偏差，而藉由以一定週期定期地進行時刻 -修正，便能夠將實際的時刻偏差控制在11〇ms以下。X 另外，在進行時刻修正時，當需要考慮時差或曰光節 约時間（summer time)等時，亦可在送訊侧(列車時鐘局） 產生附加了 .該些資訊的時刻修正資訊訊息之後進行送訊。 此外亦可將基準時刻予以送訊，而在受訊侧參照地域資 訊與曰曆資訊等來轉換成所期望的時刻。一 如上所述，依據本實施形態的時刻同步系統，活用蔣 配置於構成列車的各車叙監視控制裝置彼此予以連結的 車廂間網路及將搭載於前述各車庙之車 ㈣置予以連結的料内網路各自的通訊功能；且 =車時鐘局與車料鐘局.，㈣車時鐘局係位於階層架 1上位且是為了賦與列車的基準時刻而 j ' •視控制裝置中選擇 ：早内的各監 車内的别边各監視控制裝置中選擇，並且，从 :::為位於階層架構最下位的修正資訊等候, 適當二取得的時刻資訊作為基準時刻而 •車厢時==的第1時刻修ί資訊訊息而進行自身 廂時鐘届的笛 /正..修正資訊等候局係根據送訊自車 候局的時列ί 2碑刻修正資訊訊息而進行自身修正資訊等 Ά正；目此，能夠簡易且確實地進行對搭载於 320449 16 ^78875 ’—列車的多數車载機器之時刻同步。 此外’依據本實施形態的時刻同步方法，活用將配置 、於構成列車的各車廂之監視控制裝置彼此予以連結的車廂 間網路及將搭載於前述各車庙之車載機器與各監視控制裳 =以連結的車瑜内網路各自的通訊功能；且分別設定列 …時鐘局、車㈣鐘局及修正資訊等候局，該列車時鐘局 =P皆層架構最上位且是為了賦與列車的基準時刻而從 内的各監視控制裝置中選擇，該車廂時係朽‘. 層架構中位且從列車内的前述各監視控制裝置擇: I::::::係位於階層架構最下位且由未被選擇作; 成，就列車時鐘局所進行的步驟而言，係將以任音方2 得的時刻資訊作為基準時刻而適當地 .直-方式取 脖於貧訊訊息达訊至車廂時鐘局，此外，靜查命 .時^局所進行的步驟而言，係接收訊 户就車靡 自身車庙時鐘局的時刻修正，再根據^ ^訊息而進行 鐘局的時刻產生用來使修正f訊等候^後的自身‘車廊時 【：刻修正資訊訊息，並將所產生的第2 :::修… 心送訊至修正資訊等候局，此時4正資訊訊 :的步驟而言，係接收送訊自車心：資訊等候局所進 .資訊訊息，根據第2時刻修次_ '•里。的第2時刻修正 >貝訊訊息而進行自身修正資 320449 17 1378875 ===正;因此’能夠簡易且確實地進行對搭 戰π皁的夕數車载機器之時刻同步。 此外，依據本實施形態的時刻同步裝置及時刻同步方 法:由於進行車庙間網路及車庙内網路之階層性網路的:週 ::訊息交換’因此，屬於修正對象的車載機器的時刻 、糸取決於傳送延遲時間與時刻資料的解析能力。处 果，.車载機II㈣刻誤差的差㈣.變小，能夠獲得將車^ 内及列車内的各機器的時刻誤差予以均一化之效果。另 外，該效果對於車载機器發生故障與異常時之解析係非常 地有效。.. 生另卜.1¾層f生網路的周期性的訊息交換是一般監視控 2便具備的功能°因此’在構築本實施形態的 時刻修正功能時，不需要追加構成部、大賴修改軟體等， 因此能夠構成可抑制成本的增加之系統構成。 此外，雖然亦有連接於網路之機器的構成會伴隨著列 車之車廂的刀離/混編或者車載機器之啟動/停止等而動態. 地變動之情形，但即使在那樣的情形巾，仍不必變更上述 的處理順序。因此，能夠構成不增加處.理複雜度的簡易 統構成。， /π . 產業上的利用可能性 . 、如上所述，本發明的列車的時刻同步系統及時刻同步 方法係.為能夠簡易且確實地進行對搭載於列車的多數車載 機器之時刻同步之發明，而有用。 【圖式簡單說明】. 320449 18 ^78875 二 第1圖係顯示搭载有提供本發明實施形態的時刻同+ '功能的監視控制裝置之列車的概略構成之圖。—^ 乂 第2圖係顯示提供本實施形態的時刻同步功能的龄 控制裝置的構成及連接形態之圖。· 现 第3㈣以㈣架構顯示本實施形態的時刻同步功 的概念之圖。 第.4圖係顯示列車時鐘局、車庙時鐘局友修正草 候局的功能構成之方塊圖。 、 第5圖係顯示列車時鐘局、車廟時鐘局及修正資 候局所進行的時刻修正處理的處理流程之流程圖。。 第6圖係用來說明在使對車庙時鐘局之時刻 訊息的送訊週期與對車载機器之…^ 週期相異時的時刻修正之偏差之圖。.#訊；的送訊 【主要元件符號說明】 .10 列車 鲁12 ^自動聯結器: 15 節點裝置 ' 17 傳送線路 .23至 27串列線 .30 通訊控制裝置 34 煞車控制裝置 40 !調裝置 44 車門裝置 48 GPS受訊器 11、11_1、11_2 車廂群 14、14-1、14-2監視控制裝置 16 控制器 21a、2ib轉換器 28 運轉控制台 32 電源装，置 36 推進控制裴置 42 ATC裝置 46 洗手間裝置 50 列車時鐘局 320449 19 1378875 52 時刻修正部 :-54 時刻修正資訊訊息產生部 60 車廂時鐘扃 62 時刻修正部 64 時刻修正資訊訊息產生部 :70 修正資訊等候局 72 時刻修正部 CN 車廂内網路. TN-1、 TN-2車廂間網路

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Claims (1)

1378875 第97130495號專利申請案 101年3月30日修正替換頁 t、申請專利範圍： — ι· 一種時刻同步系統，係活用將配置於構成列車的各車庙 之監視控制裝置彼此予以連結的車廂間網路及將搭載 於則述各車廂之車載機器與前述各監視控制裝置予以 連結的車廂内網路各自的通訊功能，而使前述各監視控 制裝置彼此及前述各監視控制裝置與前述車載機器之 間達到時刻同步； 該時刻同步系統係構成： 列車時鐘局，係位於階層架構最上位且為了賦與前 述列車的基準時刻而從前述列車内的前述各監視控制 裝置中被選擇； 車廂時鐘局’係位於前述階層架構中位且從前述列 車内的前述各監視控制裝置中被選擇；以及 修正資訊等候局，係位於前述階層架構最下位且由 未被選擇作為前述列車時鐘局及前述車庙時鐘局任一 者的前述各監視控制裝置及前述車載裝置構成； 前述列車時鐘局係具備： 時刻修正部’係將以任意方式取 時刻而適當地進行自身列車時鐘= 八卩，純據前述修正後的基料刻，並以 則述車崩時鐘局作為對象， 月j述車廂時鐘局係具備： 320449(修正版） 21 1378875 乐W丨30495號專利f請案 時刻修正部，俜根攄译1 ώ 第1時刻修二自前述列車時鐘局的前述 修正；以及 心而進行自身車庙時鐘局的時刻 訊息m卩’係根據前述修 時 的時刻產生用來使前祕 的第2時刻修正資訊訊息； 進仃時刻修正 前述修正資訊等候局係具備·· 正部，係根據送訊自前述車庙時鐘局的前述 ^^資訊訊息而進行自身修正資訊等候局的 且該時刻同步系統係以該第i時刻修正資訊訊息 ==與該第2時刻修正資訊訊息之送訊週期的 _刻偏差的方式’以一定週期定期地發送 則述第1及第2時刻修正資訊訊息。 2·:申請專利範圍第丨項之時刻同步系統，其中，將前述 時刻修正資訊訊息的送訊週期設定為比前述第2 時刻修正資訊訊息的送訊週期還短。 4. 3· ^申請專利範圍第i項之時刻同步系統，其中，前述基 2時刻係為透過GPS受訊器而取得的時刻資訊。 ~_刻同步方法’係活用將配置於構成列車的各車庙 之f視控制裝置彼此予以連結的車廂間網路及將搭載 於^述各車廂之車載機器與前述各監視控制裝置予以 連結的車廂内網路各自的通訊功能，而使前述各監視控 制裝置彼此及前述各監視控制裝置與前述車載機器之 22 320449(修正版） 第97130495號專利申請案 101年3月30日修正替換頁 間達到時刻同步； 該時刻同步方法係設定： 、列車時鐘局，係位於階層架構最上位且為了賦與前 $列車的基準時刻而從前述列車内的前述各監視控制 裝置中被選擇； 車庙時鐘局，係位於前述階層架構中位且從前述列 車内的前述各監視控制裝置中被選擇；以及 〇正貝訊等候局，係位於前述階層架構最下位且由 η擇作車時鐘局及料車糾鐘局任一 的:述各監視控制裝置及前述車載裝置構成； 刚述列車時鐘局所進行的步驟係含有： 而.商任Γ方式取得的時刻資訊作為前述基準時刻 、备^行自身列車時鐘局的時刻修正之步驟； 時=修正後的基準時刻，並以全部的前述車庙 時列修ΐ 象產生用來使該全部的車廂時鐘局進行 ’ ^义的第1時刻修正資訊訊息之步驟；以及 將前述所產生的第丨拉 _ 述車厢時鐘局之步驟 貧訊訊息送訊至前 前述車庙時鐘局所進行的㈣係含有： 資訊==前述列車時鐘局的前述第1時刻修正 *根據前述第1時刻修正資訊訊息而進行自身車廂 時鐘局的時刻修正之步驟； 订自身車廂 根據前述修正後的自身車庙時鐘局的時刻產生用 320449(修正版) 23 1378875 來使前述修正資訊箄候月、隹—吐*丨 ，次㈣自 進灯時刻修正的第2時刻修 正貝訊訊心之步驟；以及 將前述所產生的第2時刿 時祕正貧訊訊息送訊至前 述修正貝訊等候局之步驟； 刚述^正貝訊等候局所進行的步驟係含有： 一接=¾訊自則述車庙時鐘局的前述第2時刻修正 貧訊訊息之步驟；以及 〆 根據前述第2時刻修正資訊訊 資訊等候局的時刻修正之步驟； 仃自身t正 之步方法係以該第1時刻修正資訊訊息 之=週期與該第2時刻修正資訊訊息之送訊週期的 和呈所希望的時刻γ总# Μ古1 的方式’以一定週期定期地發送 别述第1及第2時刻修正資訊訊息。 5. =申請專利範圍第4項之時刻同步方法，其中，將前述 第1時刻修正資訊訊息的送訊週期設定為比前述第2 時刻修正資訊訊息的送訊週期還短。 6. 如申請專利範圍第4項之時刻同步方法，其令，前述艽 準時刻係為透過GPS受訊器而取得的時刻資訊。土 320449(修正版) 24